Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności (DARPA) sfinansuje sześć organizacji w ramach programu Nonsurgical Neurotechnology nowej generacji (N3), ogłoszonego po raz pierwszy w marcu 2018 roku. W programie wezmą udział Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University i Teledyne Scientific, które mają własne zespoły naukowców i badaczy zajmujących się rozwojem dwukierunkowego mózgu-- interfejsy komputerowe. DARPA oczekuje, że technologie te pozwolą w przyszłości wykwalifikowanemu personelowi wojskowemu na bezpośrednie sterowanie aktywnymi systemami cyberobrony i rojami bezzałogowych statków powietrznych, a także wykorzystywanie ich do współpracy z systemami komputerowymi w złożonych, wielozadaniowych misjach.
„DARPA przygotowuje się na przyszłość, w której połączenie systemów bezzałogowych, sztucznej inteligencji i operacji cybernetycznych może prowadzić do sytuacji wymagających zbyt szybkiego podejmowania decyzji, aby skutecznie sobie z nimi poradzić bez pomocy nowoczesnych technologii” – powiedział dr Al Emondi, program menadżer N3. „Tworząc przystępny interfejs mózg-maszyna, który nie wymaga operacji, DARPA może zapewnić armii narzędzie, które pozwoli dowódcom misji na znaczące zaangażowanie się w dynamiczne operacje odbywające się z prędkością warp”.
W ciągu ostatnich 18 lat DARPA regularnie prezentowała coraz bardziej wyrafinowane neurotechnologie, które opierają się na chirurgicznie wszczepionych elektrodach, które oddziałują z centralnym lub obwodowym układem nerwowym. Agencja zademonstrowała na przykład technologie takie jak kontrola mentalna protez kończyn i przywracanie ich użytkownikom zmysłu dotyku, technologia łagodzenia nieuleczalnych chorób neuropsychiatrycznych, takich jak depresja, oraz metoda poprawy i przywracania pamięci. Ze względu na nieodłączne ryzyko operacji mózgu technologie te miały jak dotąd ograniczone zastosowanie u ochotników potrzebujących ich klinicznie.
Aby armia mogła czerpać korzyści z neurotechnologii, potrzebne są niechirurgiczne możliwości jej wykorzystania, gdyż jasne jest, że w tej chwili masowe interwencje chirurgiczne wśród dowódców wojskowych nie wydają się dobrym pomysłem. Technologie wojskowe mogą przynieść ogromne korzyści także zwykłym ludziom. Eliminując potrzebę operacji, projekty N3 poszerzają pulę potencjalnych pacjentów, którzy mogliby uzyskać dostęp do terapii takich jak głęboka stymulacja mózgu w celu leczenia chorób neurologicznych.
Uczestnicy programu N3 w swoich badaniach wykorzystują różnorodne podejścia do uzyskiwania informacji z mózgu i przekazywania ich z powrotem. Niektóre projekty wykorzystują optykę, inne akustykę i elektromagnetyzm. Niektóre zespoły opracowują całkowicie nieinwazyjne interfejsy, które znajdują się całkowicie poza ludzkim ciałem, podczas gdy inne zespoły badają technologie minimalnie inwazyjne wykorzystujące nanoprzetworniki, które można tymczasowo dostarczyć do mózgu w sposób niechirurgiczny, aby poprawić rozdzielczość i dokładność sygnału.
- Celem zespołu Battelle kierowanego przez dr Gaurava Sharmę jest opracowanie minimalnie inwazyjnego systemu obejmującego zewnętrzny nadajnik-odbiornik i nanoprzetworniki elektromagnetyczne, które są dostarczane do wybranych neuronów w sposób niechirurgiczny. Nanoprzetworniki będą przekształcać sygnały elektryczne z neuronów w sygnały magnetyczne, które mogą być rejestrowane i przetwarzane przez zewnętrzny transceiver i odwrotnie, aby umożliwić komunikację dwukierunkową.
- Naukowcy z Carnegie Mellon University, kierowani przez dr Pulkita Grovera, zamierzają opracować całkowicie nieinwazyjne urządzenie, które wykorzystuje podejście akustooptyczne do odbierania sygnałów z mózgu i pól elektrycznych w celu przesłania ich z powrotem do określonych neuronów. Zespół wykorzysta fale ultradźwiękowe do oświetlenia wnętrza mózgu w celu wykrycia aktywności neuronowej. Do przesyłania informacji do mózgu naukowcy planują wykorzystać nieliniową reakcję neuronów na pola elektryczne w celu zapewnienia lokalnej stymulacji komórek docelowych.
- Zespół z Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, kierowany przez dr Davida Blodgetta, opracowuje nieinwazyjny, spójny system optyczny do odczytywania informacji z mózgu. System będzie mierzyć zmiany w długości sygnału optycznego w tkance nerwowej, które bezpośrednio korelują z aktywnością neuronową.
- Zespół PARC, kierowany przez dr Krishnana Thyagarajana, ma na celu opracowanie nieinwazyjnego urządzenia akustyczno-magnetycznego do przesyłania informacji do mózgu. Ich podejście łączy fale ultradźwiękowe z polami magnetycznymi w celu generowania zlokalizowanych prądów elektrycznych do neuromodulacji. Podejście hybrydowe pozwala na modulację w głębszych obszarach mózgu.
- Zespół z Uniwersytetu Rice kierowany przez dr Jacoba Robinsona stara się opracować minimalnie inwazyjny, dwukierunkowy interfejs neuronowy. Aby uzyskać informacje z mózgu, wykorzystana zostanie rozproszona tomografia optyczna do określenia aktywności neuronów poprzez pomiar rozpraszania światła w tkance nerwowej, a także do przesłania sygnałów do mózgu. Zespół planuje zastosować magnetyczne podejście genetyczne, aby uwrażliwić neurony na pola magnetyczne pola.
- Zespół Teledyne, kierowany przez dr Patricka Connolly'ego, ma na celu opracowanie całkowicie nieinwazyjnego zintegrowanego urządzenia, które wykorzystuje magnetometry pompowane optycznie do wykrywania małych, zlokalizowanych pól magnetycznych korelujących z aktywnością neuronów oraz wykorzystuje skupione ultradźwięki do przesyłania informacji.
W całym programie badacze będą polegać na informacjach dostarczonych przez niezależnych ekspertów prawnych i etycznych, którzy zgodzili się wziąć udział w N3 i zbadać potencjalne zastosowania nowych technologii dla ludności wojskowej i cywilnej. Ponadto federalne organy regulacyjne współpracują również z DARPA, aby pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, kiedy i w jakich warunkach ich urządzenia można testować na ludziach.
„Jeśli program N3 zakończy się sukcesem, będziemy dysponować przenośnymi systemami interfejsów neuronowych, które będą mogły łączyć się z mózgiem z odległości zaledwie kilku milimetrów, przenosząc neurotechnologię poza klinikę i czyniąc ją bardziej dostępną do praktycznego zastosowania ze względów bezpieczeństwa narodowego” – mówi Emondi. „Tak jak personel wojskowy zakłada sprzęt ochronny i taktyczny, tak w przyszłości będzie mógł założyć zestaw słuchawkowy z interfejsem neuronowym i wykorzystywać technologię do potrzebnych mu celów, a po zakończeniu misji po prostu odłożyć urządzenie na bok. ”
Źródło: 3dnews.ru